Шпаргалка по дисциплине"Микробиология"

Вода – основное вещество, которое проникает в клетку и выделяется из нее путем пассивной диффузии.

Скорость переноса молекул механизмом пассивной диффузии мала, обычно таким способом проникают в клетку яды, ингибиторы, чужеродные вещества; сахара не диффундируют, поэтому этот способ редко используется бактериями.

*Облегченная диффузия. Большинство  питательных веществ поступает  в клетку путем переноса их  через мембрану специфическими переносчиками – пермеазами (от англ. «permeable» – проницаемый), локализованными в цитоплазматической мембране.

Пермеазы сходны с ферментами; они обладают субстратной специфичностью – каждая транспортирует определенное вещество. На внешней стороне цитоплазматической мембраны пермеаза адсорбирует вещество – вступает с ним во временную связь и диффундирует комплексно через мембрану, отдавая на внутренней стороне ее транспортируемое вещество в цитоплазму.

В клетку из питательной среды могут поступать только те вещества, для которых в мембране имеются соответствующие пермеазы. Таким образом, мембрана является не только осмотическим барьером, но обладает и избирательной проницаемостью. Питательные вещества не могут накапливаться в клетке против градиента концентрации. Перенос веществ с помощью пермеаз может протекать по градиенту концентрации, без затрат энергии. Скорость проникновения зависит от концентрации субстрата в среде.

*Активный транспорт. Проникновение  веществ протекает также с  помощью пермеаз, но при затратах энергии. Процесс происходит даже при концентрации вещества большей в клетке, чем в субстрате, причем питательные вещества могут накапливаться против градиента концентрации.

*Транслокация химических групп. Транспортируемое через мембрану вещество может подвергаться химической модификации. Процесс требует затрат энергии. Чаще всего происходит фосфорилирование химических веществ с помощью фосфотрансферазной системы, зависимой от фосфоенолпирувата.

Данная ферментная система состоит из неспецифического компонента – термостабильного белка и специфического индуцибельного фермента, переносящего фосфаты, например, с белка на углевод.

транспорт веществ может подразделяться на следующие виды:

*Симпорт – перенос веществ  однонаправленный и одновременный двух или нескольких веществ, например протона Н+ и углевода.

*Антипорт – перенос одновременный  и встречный двух частиц, например  протона Н+ и иона Na+.

*Унипорт – перенос любых  веществ в любом направлении. Такой вид транспорта катализируют  особые вещества антибиотической природы – ионофоры, гидрофобные снаружи и гидрофильные внутри. Диффундируя в липидный слой мембраны, они проводят транспорт ионов K+, Cs+, Pb+, NH4+. Такой транспорт приводит к выравниванию заряда по обе стороны мембраны, что приводит к падению протонного потенциала клетки.

Транспорт железа

особый механизм, происходящий с участием сидерофоров – веществ, связывающих Fe+3 в комплекс и транспортирующих его. Сидерофоры имеют молекулярную массу 1500 ед., водорастворимы, подразделяются по химической природе на 2 группы:

Феноляты, к которым относятся энтерохелины – выделяются бактериями семейства Enterobacteriaceae, имеют 6 фенольных ОН-групп. Связывают Fe+3, переносят через мембрану, после переноса комплекс подвергается гидролизу.

Гидроксаматы, к которым относятся экзохелины и микобактины, вырабатываемые бактериями рода Mycobacterium; феррихромы, вырабатываемые грибами. Вещества имеют строение циклических гексапептидов. Они связывают железо, транспортируют и освобождаются от него в клетке.

Синтез сидерофоров подвергается депрессии в клетке бактерий, если железо, содержащееся в среде достигает концентрации, начинающей лимитировать рост бактерий.

В этом случае образованные сидерофоры выделяются в окружающую среду.

Высшие организмы имеют приспособления от воздействий вредных для них микроорганизмов, при этом в антагонизме играет большую роль транспорт железа.

В борьбе более успешным будет тот организм, у которого более мощный механизм связывания железа. В этом случае прочно связанное железо становится недоступным для использования микробов.

Возможностями связывания железа обладают белки куриного яйца – кональбумин, молока, слез и слюны – лактотрансферрин, сыворотки крови – серотрансферрин.

 

44. Питание микроорганизмов. Типы питания. Источники энергии и углерода. Автотрофность. Гетеротрофность. Виды автотрофов.

Пища должна содержать такие вещества, которые удовлетворяли бы потребность микроорганизма в химических элементах, необходимых для синтеза веществ и структур клетки.

В зависимости от того, какие химические элементы поступают из веществ питательной среды, последние называют их источниками (источник углерода, фосфора и т. д.).

Кислород и водород все микроорганизмы получают из воды.

Потребности различных микроорганизмов в отношении источников углерода и азота весьма разнообразны.

В зависимости от используемого в конструктивном обмене источника углерода, из которого построены все живые существа, микроорганизмы делят на две группы: автотрофы и гетеротрофы.

*Автотрофы – питающиеся самостоятельно (от греч. «autos» – сам, «trophe»  – пища) в качестве единственного источника углерода для синтеза органических веществ тела используют углекислоту.

*Гетеротрофы – питающиеся другими (от греч. «heteros» – другой) не  могут использовать в качестве  источника углерода только углекислый  газ; они нуждаются в готовых органических соединениях.

Автотрофы для превращения не имеющей энергетической ценности углекислоты в органические вещества нуждаются в постороннем источнике энергии.

Одни автотрофы в этих целях используют световую энергию, – этот процесс называется фотосинтезом.

Другие используют химическую энергию, высвобождающуюся при окислении простых неорганических соединений, – этот процесс называется хемосинтезом.

Хемоавтотрофы в качестве источника углерода для синтеза органических веществ используют углекислоту, а в качестве источника энергии – реакции окисления неорганических соединений. Бактерии, окисляющие водород с образованием воды – водородные бактерии, аммиак до нитратов – нитрифицирующие бактерии, сероводород до серной кислоты – бесцветные серобактерии, окисляющие закисное железо  в окисное – железобактерии.

В настоящее время хемоавтотрофов подразделяют на следующие группы, получившие свои названия соответственно природе окисляемых субстратов: 1. Нитрифицирующие бактерии. 2. Водородные бактерии. 3. Серобактерии и тионовые бактерии. 4. Железобактерии.

Источник энергии	Донор электронов	Источник углерода
		Органические вещества	Углекислый газ
Свет	Органические вещества	Фотоорганотрофы (пурпурные несерные бактерии)	Фотоорганоавтотрофы (окисление неусваиваемых веществ, некоторые зеленые серные бактерии)
	Неорганические вещества	Фотолитогетеротрофы (некоторые зеленые бактерии, гелиобактерии)	Фотолитоавтотрофы (водоросли, цианобактерии)
Источник энергии	Донор электронов	Источник углерода
		Органические вещества	Углекислый газ
Энергия химических связей	Органические вещества	Хемооргано-гетеротрофы (микробы-деструкторы)	Хемоорганоавтотрофы (трудноусваиваемые вещества)
	Неоргани-ческие вещества	Хемолитогетеротрофы (некоторые сульфатредукторы)	Хемолитоавтотрофы (сероокисляющие, водородные бактерии, нитрификаторы, железобактерии

 

 

 

 

45. Питание микроорганизмов. Гетеротрофные микроорганизмы. Различная  степень гетеротрофности.

Гетеротрофность – понятие достаточно широкое, объединяющее разные группы микроорганизмов. Обычно такие микроорганизмы извлекают энергию с помощью хемосинтеза.

Хемоорганотрофы (хемогетеротрофы) в качестве источников энергии и углерода используют органические соединения. Таким типом питания обладают многие бактерии и все грибы.

К гетеротрофным бактериям относят следующие группы:

-Облигатные внутриклеточные паразиты (от греч. parasitos – нахлебник) проявляют  наибольшую степень гетеротрофности. Эти организмы приспособлены  к жизни только внутри хозяйских  клеток. Паразитический образ жизни привел к возникновению некоторых адаптаций, в результате которых редуцировались некоторые метаболические пути этих бактерий.

-Факультативные паразиты способны  расти на искусственных питательных  средах, хотя их состав обычно  достаточно сложен. Кроме того, необходимо создание особых условий для роста таких бактерий. Факультативные паразиты способны вызывать инфекции и использовать органические вещества клеток и тканей других организмов. 

-Сапрофитные бактерии (от греч. «sapros» – гнилой, «phyton» – растение) – гетеротрофные организмы, нуждающиеся в готовых органических веществах животного и растительного происхождения. От других организмов у данной группы нет специфической зависимости.

-Копиотрофные (эвтрофные) микроорганизмы (от греч. «copiosus» – изобилие) – особая группа гетеротрофных бактерий, обитающих в водоемах. Такие бактерии нуждаются в больших концентрациях органики в воде.

-Олиготрофные бактерии (от греч. «oligos» – малый) – группа гетеротрофных  бактерий, обитающих в водоемах  и нуждающихся в незначительных концентрациях органических веществ в воде.

Однако резкую грань между этими подгруппами гетеротрофов не всегда можно установить. Отдельные виды микробов-паразитов могут существовать во внешней среде как сапрофиты, и наоборот, некоторые сапрофиты в определенных условиях вызывают заболевания у людей, животных и растений.

Многие сапрофиты всеядны, т. е. способны использовать в качестве источника углерода разнообразные органические соединения; некоторые проявляют выраженную специфичность (избирательность) в отношении источника углерода.

Существуют и такие, которые используют только определенное вещество, их называют субстрат-специфичными микроорганизмами.

Сапрофиты наряду с органическими соединениями используют и CO2, вовлекая его в обмен веществ. Углекислый газ служит дополнительным источником углерода для биосинтеза веществ тела.

Важной в природе физиологической группой, нуждающейся в простых углеродных субстратах, являются метаногенные бактерии. Это древнейшие организмы, относящиеся к царству архей, приспособлены к потреблению СО,  H2/СО2, формиат, ацетат, метанол и др.. Из этих простых субстратов с помощью ферментов: коэнзим М, никель-корриноид, метанофуран, метаноптерин, гидрогеназа, метаногены синтезируют метан. Метаногены являются строгими анаэробами, широко распространены в природе и занимают важное место в глобальном круговороте веществ. Бактерии этой физиологической группы имеют в родовом названии приставку Methano-.

Карбоксидобактерии – микроорганизмы, способные использовать в метаболизме оксид углерода. В природном круговороте СО появляется, в основном, за счет антропогенного воздействия, горения лесов и торфа, вулканической деятельности и в атмосфере подвергается фотоокислению до углекислого газа. Карбоксидобактерии аэробны, способные синтезировать СО-дегидрогеназу и использовать СО как донор электронов. Использовать СО способны сульфидогены, метаногены, гомоацетогены, фототрофы.

Метилотрофные микроорганизмы способны расти на одноуглеродных соединениях – веществах, в состав молекулы которых входит один или несколько атомов углерода, но не содержится С–С связей.

Наиболее широко распространены в природе метанотрофы, окисляющие метан, имеющие к нему большое сродство. Реже встречаются потребителя метанола, к которым можно отнести сульфатредукторов, гомоацетатные бактерии, метаногены. К окислению формиата способны энтеробактерии.

 

46. Питание микроорганизмов. Источники азота. Характеристика  процесса азотфиксации. Механизм  диазотрофии.

Все автотрофные микроорганизмы усваивают азот из неорганических соединений.

У гетеротрофов по отношению к источнику азота, как и по отношению к источнику углерода, проявляется избирательность.

Паразиты используют органические азотсодержащие вещества клеток хозяина.

Источником азота для сапрофитов могут служить как органические, так и неорганические азотсодержащие соединения. Одни способны расти только на субстратах, содержащих сложные азотсодержащие вещества, так как сами синтезировать их из более простых соединений не способны.

К числу реакций превращения азотсодержащих веществ микробами относятся процессы: азотфиксация; нитрификация; денитрификация; аммонификация.